維修電工培訓直流電機、交流電機

1、緒論緒論第一章第一章 直流電機直流電機的工作原理的工作原理第二章第二章 直流電動機的電力拖動直流電動機的電力拖動第三章第三章 三相異步電動機三相異步電動機第四章第四章 三相異步電動機的電力拖動三相異步電動機的電力拖動電機及拖動 為什么要學電機？為什么要學電機？ 請同學們就電機的相關(guān)應(yīng)用舉例。請同學們就電機的相關(guān)應(yīng)用舉例。緒 論 電機是利用電機是利用電磁感應(yīng)原理電磁感應(yīng)原理工作的機械。工作的機械。 電機常用的分類是按功能分，有發(fā)電機、電動機、變壓器和電機常用的分類是按功能分，有發(fā)電機、電動機、變壓器和控制電機四大類；控制電機四大類；歸納如下歸納如下： 電機電機變壓器變壓器直流電機直流電機直流發(fā)電

2、機直流發(fā)電機直流電動機直流電動機交流電機交流電機控制電機控制電機同步電機同步電機同步發(fā)電機同步發(fā)電機同步電動機同步電動機異步電機異步電機異步發(fā)電機異步發(fā)電機異步電動機異步電動機電機功能發(fā)電機：發(fā)電機： 機機電電電動機：電動機： 電電機機控制電機：信號變換與傳輸控制電機：信號變換與傳輸緒 論 電機拖動系統(tǒng)電機拖動系統(tǒng)是用電動機來拖動機械運行的系統(tǒng)。包括：是用電動機來拖動機械運行的系統(tǒng)。包括：電動機、傳動機構(gòu)、生產(chǎn)機械、控制設(shè)備和電源五個部分。電動機、傳動機構(gòu)、生產(chǎn)機械、控制設(shè)備和電源五個部分。它們之間的關(guān)系如下它們之間的關(guān)系如下 電動機電動機傳動機構(gòu)傳動機構(gòu)生產(chǎn)負載生產(chǎn)負載控制設(shè)備控制設(shè)備電源電

3、源1.1 直流電機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)1.1.1 直流電機的主要結(jié)構(gòu)主磁極主磁極：產(chǎn)生恒定的氣隙磁通，由鐵心和勵磁繞組構(gòu)成：產(chǎn)生恒定的氣隙磁通，由鐵心和勵磁繞組構(gòu)成換向磁極換向磁極：改善換向。：改善換向。電刷裝置電刷裝置：與換向片配合：與換向片配合, ,完成直流與交流的互換完成直流與交流的互換機座和端蓋機座和端蓋：起支撐和固定作用。：起支撐和固定作用。定子定子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子電樞鐵心電樞鐵心：主磁路的一部分，放置電樞繞組。：主磁路的一部分，放置電樞繞組。電樞繞組電樞繞組：由帶絕緣的導線繞制而成，是電路部分。：由帶絕緣的導線繞制而成，是電路部分。換向器換向器：與電刷裝置配合：與電刷裝置配合, ,完成直流

4、與交流的互換完成直流與交流的互換轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸軸承軸承第一章 直流電機的工作原理直流電機的構(gòu)造NSNS 直流電機由定直流電機由定子子(磁極磁極)、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子(電樞電樞)和機座等和機座等部分構(gòu)成。部分構(gòu)成。直流電機工作原理1.1.2 直流電機的工作原理直流電機的工作原理1.1 直流電機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)一、直流發(fā)電機工作原理 右圖為直流發(fā)電機的物理模型，右圖為直流發(fā)電機的物理模型，N N、S S為定子磁極，為定子磁極，abcdabcd是固定在可是固定在可旋轉(zhuǎn)導磁圓柱體上的線圈，線圈連旋轉(zhuǎn)導磁圓柱體上的線圈，線圈連同導磁圓柱體稱為電機的轉(zhuǎn)子或電同導磁圓柱體稱為電機的轉(zhuǎn)子或電樞。線圈的首末端樞。線圈的首

5、末端a a、d d連接到兩個連接到兩個相互絕緣并可隨線圈一同旋轉(zhuǎn)的換相互絕緣并可隨線圈一同旋轉(zhuǎn)的換向片上。轉(zhuǎn)子線圈與外電路的連接向片上。轉(zhuǎn)子線圈與外電路的連接是通過放置在換向片上固定不動的是通過放置在換向片上固定不動的電刷進行的。電刷進行的。直流發(fā)電機直流發(fā)電機是將機械能轉(zhuǎn)變成電能的旋轉(zhuǎn)機械。是將機械能轉(zhuǎn)變成電能的旋轉(zhuǎn)機械。直流電動機的換向換向器的作用換向器的作用 直流電機的某一個元件經(jīng)過電刷，從一條支路直流電機的某一個元件經(jīng)過電刷，從一條支路換到另一條支路時換到另一條支路時, ,元件里的電流方向改變，即換元件里的電流方向改變，即換向。向。搶答: 一直導體放在磁場中，并與磁力線垂直，當導體運動

6、的方向與磁力線方向成()夾角時導體中產(chǎn)生的電動勢最大。 A、90 B、30 C、45 D、0 答案: A 法拉第電磁感應(yīng)定律回路中的一部分導體做切割磁感線的運動，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢計算公式為EBLvsin，式中為導體運動方向與磁感線方向的夾角 當原動機驅(qū)動當原動機驅(qū)動電機轉(zhuǎn)子逆時針旋電機轉(zhuǎn)子逆時針旋轉(zhuǎn)時同，線圈轉(zhuǎn)時同，線圈abcdabcd將感應(yīng)電動勢。如將感應(yīng)電動勢。如右圖，導體右圖，導體abab在在N N極極下，下，a a點高電位，點高電位，b b點低電位；導體點低電位；導體cdcd在在S S極下，極下，c c點高電點高電位，位，d d點低電位；電點低電位；電刷刷A A極性為正，電刷極性為正，

7、電刷B B極性為負。極性為負。 當原動機驅(qū)動電機轉(zhuǎn)子逆時針當原動機驅(qū)動電機轉(zhuǎn)子逆時針旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn) 后，如右圖后，如右圖。0180 與電刷與電刷A A接觸的導體總是位于接觸的導體總是位于N N極下，與電刷極下，與電刷B B接觸的導體總是位接觸的導體總是位于于S S極下極下, ,電刷電刷A A的極性總是正的，的極性總是正的，電刷電刷B B的極性總是負的，在電刷的極性總是負的，在電刷A A、B B兩端可獲得直流電動勢。兩端可獲得直流電動勢。 導體導體abab在在S S極下，極下，a a點低電位，點低電位，b b點高電位；導體點高電位；導體cdcd在在N N極下，極下，c c點點低電位，低電位，d d點高

8、電位；電刷點高電位；電刷A A極性極性仍為正，電刷仍為正，電刷B B極性仍為負。極性仍為負。 實際直流發(fā)電機的電樞是根據(jù)實際需要有多個線圈。線圈分實際直流發(fā)電機的電樞是根據(jù)實際需要有多個線圈。線圈分布在電樞鐵心表面的不同位置，按照一定的規(guī)律連接起來，構(gòu)成布在電樞鐵心表面的不同位置，按照一定的規(guī)律連接起來，構(gòu)成電機的電樞繞組。磁極也是根據(jù)需要電機的電樞繞組。磁極也是根據(jù)需要N N、S S極交替旋轉(zhuǎn)多對。極交替旋轉(zhuǎn)多對。二、直流電動機工作原理 把電刷把電刷A A、B B接到直流電源上，接到直流電源上，電刷電刷A A接正極，電刷接正極，電刷B B接負極。此接負極。此時電樞線圈中將電流流過。時電樞線圈

9、中將電流流過。 直流電動機直流電動機是將電能轉(zhuǎn)變是將電能轉(zhuǎn)變成機械能的旋轉(zhuǎn)機械。成機械能的旋轉(zhuǎn)機械。 在磁場作用下，在磁場作用下，N N極性下導體極性下導體abab受力方向從右向左，受力方向從右向左，S S 極下導極下導體體cdcd受力方向從左向右。該電磁受力方向從左向右。該電磁力形成逆時針方向的電磁轉(zhuǎn)矩。力形成逆時針方向的電磁轉(zhuǎn)矩。當電磁轉(zhuǎn)矩大于阻轉(zhuǎn)矩時，電機當電磁轉(zhuǎn)矩大于阻轉(zhuǎn)矩時，電機轉(zhuǎn)子逆時針方向旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子逆時針方向旋轉(zhuǎn)。 原原N N極性下導體極性下導體abab轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)到S S極極下，受力方向從左向右，原下，受力方向從左向右，原S S 極下導體極下導體cdcd轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)到N N極下，受力方極下

10、，受力方向從右向左。該電磁力形成逆向從右向左。該電磁力形成逆時針方向的電磁轉(zhuǎn)矩。線圈在時針方向的電磁轉(zhuǎn)矩。線圈在該電磁力形成的電磁轉(zhuǎn)矩作用該電磁力形成的電磁轉(zhuǎn)矩作用下繼續(xù)逆時針方向旋轉(zhuǎn)。下繼續(xù)逆時針方向旋轉(zhuǎn)。 與直流發(fā)電機相同，實際的與直流發(fā)電機相同，實際的直流電動機的電樞并非單一線圈，直流電動機的電樞并非單一線圈，磁極也并非一對。磁極也并非一對。 當電樞旋轉(zhuǎn)到右圖所示位置時當電樞旋轉(zhuǎn)到右圖所示位置時1.2.1 直流電機的電樞電動勢1.2 直流電機的電樞電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生產(chǎn)生:電樞旋轉(zhuǎn)時電樞旋轉(zhuǎn)時, ,主磁場在電樞繞組中感應(yīng)的電動勢簡稱為電主磁場在電樞繞組中感應(yīng)的電動勢簡稱為電樞電動勢。樞電

11、動勢。大小大小: :60aepNE nC na)(電動勢常數(shù)電動勢常數(shù)為電機的結(jié)構(gòu)常數(shù)為電機的結(jié)構(gòu)常數(shù)其中其中apNCe601.2.2 直流電機的電磁轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生產(chǎn)生:電樞繞組中有電樞電流流過時電樞繞組中有電樞電流流過時, ,在磁場內(nèi)受電磁力的作用在磁場內(nèi)受電磁力的作用, ,該力與電樞鐵心半徑之積稱為電磁轉(zhuǎn)矩。該力與電樞鐵心半徑之積稱為電磁轉(zhuǎn)矩。大小大小: :2emaTapNT IC Ia為電機的轉(zhuǎn)矩常數(shù)，有為電機的轉(zhuǎn)矩常數(shù)，有其中其中apNCT2eTCC9.551.3.1 1.3.1 直流發(fā)電機的勵磁方式直流發(fā)電機的勵磁方式1.3 直流發(fā)電機 供給勵磁繞組電流的方式稱為供給勵磁繞組電流的方式稱為

12、勵磁方式勵磁方式。分為。分為他勵他勵和和自勵自勵兩大類，自勵方式又分兩大類，自勵方式又分并勵并勵、串勵串勵和和復勵復勵三種方式。三種方式。1 1、他勵、他勵：直流電機的勵磁電流：直流電機的勵磁電流由其它直流電源單獨供給。由其它直流電源單獨供給。aIIGUfUfIaII 他勵直流發(fā)電機的電樞電流他勵直流發(fā)電機的電樞電流和負載電流相同，即：和負載電流相同，即：2 2、并勵、并勵：發(fā)電機的勵磁繞組與電發(fā)電機的勵磁繞組與電樞繞組并聯(lián)。且滿足樞繞組并聯(lián)。且滿足afI =I+IfIUIaEaI3 3、串勵、串勵：勵磁繞組與電樞繞組串聯(lián)。勵磁繞組與電樞繞組串聯(lián)。滿足滿足afI = I= IUIaIfIaE4

13、 4、復勵、復勵 并勵和串勵兩種勵磁方式的結(jié)合。電機有兩個勵磁繞并勵和串勵兩種勵磁方式的結(jié)合。電機有兩個勵磁繞組，一個與電樞繞組串聯(lián)，一個與電樞繞組并聯(lián)。組，一個與電樞繞組串聯(lián)，一個與電樞繞組并聯(lián)。2fIUaEIaI1fIIaEUaI1fI2fI1.3.2 1.3.2 直流發(fā)電機的基本方程直流發(fā)電機的基本方程如圖規(guī)定各物理量的參考方向如圖規(guī)定各物理量的參考方向一一. .電動勢平衡方程電動勢平衡方程2aaabaaEUI RUUI R從方程式可見，直流發(fā)電機滿足從方程式可見，直流發(fā)電機滿足aEU二二. . 轉(zhuǎn)矩平衡方程轉(zhuǎn)矩平衡方程10emTTTfIfU UaI1T0TemTnaEemT發(fā)電機軸上有

14、三個轉(zhuǎn)矩：原動機輸入給的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩發(fā)電機軸上有三個轉(zhuǎn)矩：原動機輸入給的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩 、電磁轉(zhuǎn)、電磁轉(zhuǎn)矩矩 和機械摩擦及鐵損引起的空載轉(zhuǎn)矩和機械摩擦及鐵損引起的空載轉(zhuǎn)矩 。轉(zhuǎn)矩平衡方程為：。轉(zhuǎn)矩平衡方程為：1T0T1.4 直流電動機1.4.1 1.4.1 直流電機的可逆原理直流電機的可逆原理 一臺電機既可作為發(fā)電機運行，又可作為電一臺電機既可作為發(fā)電機運行，又可作為電動機運行，這就是直流電機的可逆原理。動機運行，這就是直流電機的可逆原理。 1.4.2 直流電動機的基本方程aEMUaIemT0T2Tn規(guī)定各物理量的參考方向如圖規(guī)定各物理量的參考方向如圖,電動機的基本方程如下：電動機的基本方程如下：nCE

15、eaaaabaaaRIEURIEU2UEafIfU1.4.3 1.4.3 直流電動機的工作特性直流電動機的工作特性1 1、轉(zhuǎn)速特性、轉(zhuǎn)速特性他勵（并勵）直流電動機的工作特性NUU 定義：當定義：當 、 時，時，fNfII)f(Ina由方程式可得由方程式可得aeaeNICRCUnaIn0n2T0TemTT2.1 他勵直流電動機的機械特性機械特性 第二章直流電動機的電力拖動第二章直流電動機的電力拖動2.3 他勵直流電動機的制動制動2.4 他勵直流電動機的調(diào)速調(diào)速2.2 他勵直流電動機的啟動啟動2.5 他勵直流電動機的反轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)2.6 直流電動機的常見故障2.1 他勵直流電動機的機械特性機械特性2.1

16、.1 2.1.1 機械特性的表達式機械特性的表達式 直流電動機的機械特性是指電動機在電樞電壓、勵磁電流、直流電動機的機械特性是指電動機在電樞電壓、勵磁電流、電樞回路電阻為恒值的條件下，即電動機處于穩(wěn)態(tài)運行時，電動電樞回路電阻為恒值的條件下，即電動機處于穩(wěn)態(tài)運行時，電動機的轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系：機的轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系：)f(Tnemem2eeT0emURn =TC C C n T-=-由電機的電路原理圖可得機械特性的表達式：由電機的電路原理圖可得機械特性的表達式：0 n0nNnnemTNT0T0n稱為理想空載轉(zhuǎn)速。稱為理想空載轉(zhuǎn)速。實際空載轉(zhuǎn)速實際空載轉(zhuǎn)速020TCCRCUnTee 搶

17、答： 直流電動機的機械特性是()之間的關(guān)系。 A、電源電壓與轉(zhuǎn)速 B、電樞電流與轉(zhuǎn)速 C、勵磁電流與電磁轉(zhuǎn)矩 D、電機轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩 答案： D 2.2 2.2 他勵直流電動機的他勵直流電動機的起動起動 電動機的電動機的起動起動是指電動機接通電源后，由靜止狀態(tài)加速到穩(wěn)是指電動機接通電源后，由靜止狀態(tài)加速到穩(wěn)定運行狀態(tài)的過程。定運行狀態(tài)的過程。stTstNstaTC IUIR起動瞬間，起動轉(zhuǎn)矩和起動電流分別為起動瞬間，起動轉(zhuǎn)矩和起動電流分別為 為了限制起動電流，他勵直流電動機通常采用為了限制起動電流，他勵直流電動機通常采用電樞回路串電樞回路串電阻電阻或或降低電樞電壓降低電樞電壓起動。起動。 起動

18、時由于轉(zhuǎn)速為零，電樞電動勢為零，而且電樞電阻很起動時由于轉(zhuǎn)速為零，電樞電動勢為零，而且電樞電阻很小，所以起動電流將達很大值。小，所以起動電流將達很大值。 過大的起動電流將引起電網(wǎng)電壓下降、影響電網(wǎng)上其它用戶過大的起動電流將引起電網(wǎng)電壓下降、影響電網(wǎng)上其它用戶的正常用電、使電動機的換向惡化；同時過大的沖擊轉(zhuǎn)矩會損的正常用電、使電動機的換向惡化；同時過大的沖擊轉(zhuǎn)矩會損壞電樞繞組和傳動機構(gòu)。一般直流電動機不允許直接起動。壞電樞繞組和傳動機構(gòu)。一般直流電動機不允許直接起動。一、起動過程電樞回路串電阻起動電樞回路串電阻起動以三級電阻起動時電動機為例以三級電阻起動時電動機為例331RRRRRst2stst

19、aLLIT2IT21IT1ITem0nabn1122aststRRRR1ncd211astRRRITemef3aRNngh3nMaRS1SU1stR2stR3stR2S3S二、分組起動電阻的計算 設(shè)對應(yīng)轉(zhuǎn)速設(shè)對應(yīng)轉(zhuǎn)速n n1 1、n n2 2、n n3 3時電勢分別為時電勢分別為E Ea1a1、E Ea2a2、E Ea3a3，則有，則有：b b點點123aNEUIRc c點點1aNEUIR12d d點點222aNEUIRe e點點211aNEUIRf f點點321aNEUIRg g點點31aNaEUIR比較以上各式得：比較以上各式得：IIRRRRRRa2111223 在已知起動電流比在已知起動

20、電流比和電樞電和電樞電阻前提下，經(jīng)推導可得各級串聯(lián)電阻前提下，經(jīng)推導可得各級串聯(lián)電阻為阻為: :12231211111 stma1mstmstaststastastRR)(RRR)(RRR)(RR)(R（6 6）計算各級起動電阻。）計算各級起動電阻。（1 1）估算或查出電樞電阻）估算或查出電樞電阻 ；aR1T1I（2 2）根據(jù)過載倍數(shù)選取最大轉(zhuǎn)矩）根據(jù)過載倍數(shù)選取最大轉(zhuǎn)矩 對應(yīng)的最大電流對應(yīng)的最大電流 ；m（3 3）選取起動級數(shù)）選取起動級數(shù) ；（4 4）計算起動電流比：）計算起動電流比：maNRIU1 取整數(shù)取整數(shù)m（5 5）計算轉(zhuǎn)矩）計算轉(zhuǎn)矩: :TT12，校驗校驗：LT).(T31112

21、如果不滿足，應(yīng)另選如果不滿足，應(yīng)另選 或或 值并重新計算，直到滿足該條件為止值并重新計算，直到滿足該條件為止. .1Tm計算各級起動電阻的步驟：計算各級起動電阻的步驟：2.3 他勵直流電動機的制動制動 當電磁轉(zhuǎn)矩的方向與轉(zhuǎn)速方向相同時當電磁轉(zhuǎn)矩的方向與轉(zhuǎn)速方向相同時, ,電機運行于電動機狀電機運行于電動機狀態(tài)態(tài); ;當電磁轉(zhuǎn)矩方向與轉(zhuǎn)速方向相反時當電磁轉(zhuǎn)矩方向與轉(zhuǎn)速方向相反時, ,電機運行于制動狀態(tài)。電機運行于制動狀態(tài)。 2.2.1 能耗制動能耗制動 U電動電動MaEaInemTfIS制動制動BRaBIemBT電動狀態(tài)，如圖所示。電動狀態(tài)，如圖所示。將開關(guān)將開關(guān)S S投向制動電阻投向制動電阻

22、上即實現(xiàn)制動上即實現(xiàn)制動. .BR 由于慣性，電樞保持原來方向繼續(xù)旋由于慣性，電樞保持原來方向繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，電動勢轉(zhuǎn)，電動勢 方向不變。由方向不變。由 產(chǎn)生的電樞產(chǎn)生的電樞電流電流 的方向與電動狀態(tài)時的的方向與電動狀態(tài)時的 方向相方向相反反, ,對應(yīng)的電磁轉(zhuǎn)矩對應(yīng)的電磁轉(zhuǎn)矩 與與 方向相反方向相反, ,為為制動性質(zhì)制動性質(zhì), ,電機處于制動狀態(tài)。電機處于制動狀態(tài)。aEaEaBIaIemBTemT 制動運行時，電機靠生產(chǎn)機械的慣性力的制動運行時，電機靠生產(chǎn)機械的慣性力的拖動而發(fā)電，將生產(chǎn)機械儲存的動能轉(zhuǎn)換成電拖動而發(fā)電，將生產(chǎn)機械儲存的動能轉(zhuǎn)換成電能，消耗在電阻上，直到電機停止轉(zhuǎn)動。能，消耗在電阻上

23、，直到電機停止轉(zhuǎn)動。 . 直流并勵電動機采用能耗制動時，切斷電樞電源，同時電樞與電阻接通，并()，產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩方向與電樞轉(zhuǎn)動方向相反，使電動機迅速制動。 A、增大勵磁電流 B、減小勵磁電流 C、保持勵磁電流不變 D、使勵磁電流為零 答案： C2.2.2 2.2.2 反接制動反接制動電壓反接制動時接線如圖所示。電壓反接制動時接線如圖所示。*電壓反接制動 U電動電動MaEaInemTfIS制動制動BRaBIemBT 開關(guān)開關(guān)S S投向投向“電動電動”側(cè)時，電樞接正極側(cè)時，電樞接正極電壓，電機處于電動狀態(tài)。進行制動時，開電壓，電機處于電動狀態(tài)。進行制動時，開關(guān)投向關(guān)投向“制動制動”側(cè)，電樞回路串入

24、制動電阻側(cè)，電樞回路串入制動電阻 后，接上極性相反的電源電壓，電樞回路內(nèi)后，接上極性相反的電源電壓，電樞回路內(nèi)產(chǎn)生反向電流：產(chǎn)生反向電流：BRaaaBaBaBUEUEIRRRR 反向的電樞電流產(chǎn)生反向的電磁轉(zhuǎn)矩，從反向的電樞電流產(chǎn)生反向的電磁轉(zhuǎn)矩，從而產(chǎn)生很強的制動作用而產(chǎn)生很強的制動作用電壓反接制動電壓反接制動。注意：注意：當電動機轉(zhuǎn)速降低至接近零時應(yīng)立即斷開電源當電動機轉(zhuǎn)速降低至接近零時應(yīng)立即斷開電源 ( )直流電動機反接制動，當電動機轉(zhuǎn)速降低至接近零時應(yīng)立即斷開電源。 2.4 他勵直流電動機的調(diào)速 電力拖動系統(tǒng)的調(diào)速可以采用機械調(diào)、電氣調(diào)速或二者配合電力拖動系統(tǒng)的調(diào)速可以采用機械調(diào)、電氣

25、調(diào)速或二者配合調(diào)速。通過改變傳動機構(gòu)速比進行調(diào)速的方法稱為調(diào)速。通過改變傳動機構(gòu)速比進行調(diào)速的方法稱為機械調(diào)速機械調(diào)速；通；通過改變電動機參數(shù)進行調(diào)速的方法稱為過改變電動機參數(shù)進行調(diào)速的方法稱為電氣調(diào)速電氣調(diào)速。他勵直流電動機的轉(zhuǎn)速為他勵直流電動機的轉(zhuǎn)速為aaseUI (RR )n=C -+電氣調(diào)速方法電氣調(diào)速方法: :1.1.調(diào)壓調(diào)速調(diào)壓調(diào)速; ;2.2.電樞串電阻調(diào)速電樞串電阻調(diào)速; ;3.3.調(diào)磁調(diào)速調(diào)磁調(diào)速。 改變電動機的參數(shù)就是人為地改變電動機的機械特性，使改變電動機的參數(shù)就是人為地改變電動機的機械特性，使工作點發(fā)生變化，轉(zhuǎn)速發(fā)生變化。調(diào)速前后，電動機工作在不工作點發(fā)生變化，轉(zhuǎn)速發(fā)生

26、變化。調(diào)速前后，電動機工作在不同的機械特性上。同的機械特性上。調(diào)速方法調(diào)速方法一、電樞回路串電阻調(diào)速一、電樞回路串電阻調(diào)速未串電阻時未串電阻時的工作點的工作點串電阻后串電阻后, ,工作點由工作點由AAAABB0aRn0nNnLTemTA1SaRR 1nAB調(diào)速過程電流變調(diào)速過程電流變化曲線化曲線:調(diào)速前、調(diào)速前、后電流不變后電流不變調(diào)速過程轉(zhuǎn)速調(diào)速過程轉(zhuǎn)速變化曲線變化曲線結(jié)論：帶恒轉(zhuǎn)矩結(jié)論：帶恒轉(zhuǎn)矩負載時負載時, ,串電阻越串電阻越大大, ,轉(zhuǎn)速越低。轉(zhuǎn)速越低。調(diào)速過程中電流和轉(zhuǎn)速的變化情況調(diào)速過程中電流和轉(zhuǎn)速的變化情況ainaNINn1n0tt0ain優(yōu)點：電樞串電阻調(diào)速設(shè)備簡單，操作方便。

27、優(yōu)點：電樞串電阻調(diào)速設(shè)備簡單，操作方便。2 2）低速時特性曲線斜率大）低速時特性曲線斜率大, ,靜差率大靜差率大, ,所以轉(zhuǎn)速的相對穩(wěn)定性差所以轉(zhuǎn)速的相對穩(wěn)定性差3 3）輕載時調(diào)速范圍小，額定負載時調(diào)速范圍一般為）輕載時調(diào)速范圍小，額定負載時調(diào)速范圍一般為D D2 2；4 4）損耗大，效率低，不經(jīng)濟。對恒轉(zhuǎn)矩負載，調(diào)速前、后因）損耗大，效率低，不經(jīng)濟。對恒轉(zhuǎn)矩負載，調(diào)速前、后因增通不變而使電磁轉(zhuǎn)矩和電樞電流不變，輸入功率不變，輸出增通不變而使電磁轉(zhuǎn)矩和電樞電流不變，輸入功率不變，輸出功率卻隨轉(zhuǎn)速的下降而下降，減少的部分被串聯(lián)電阻消耗了。功率卻隨轉(zhuǎn)速的下降而下降，減少的部分被串聯(lián)電阻消耗了。缺點

28、：缺點：1 1）由于電阻只能分段調(diào)節(jié)，所以調(diào)速的平滑性差；）由于電阻只能分段調(diào)節(jié)，所以調(diào)速的平滑性差；二、降低電源電壓調(diào)速二、降低電源電壓調(diào)速Tem0nnNUTLNnA1U01nAB1n調(diào)速壓前調(diào)速壓前工作點工作點A A降壓瞬間降壓瞬間工作點工作點穩(wěn)定后工穩(wěn)定后工作點作點 降壓調(diào)速降壓調(diào)速過程與電樞串過程與電樞串電阻調(diào)速過程電阻調(diào)速過程相似，調(diào)速過相似，調(diào)速過程中轉(zhuǎn)速和電程中轉(zhuǎn)速和電樞電流（或轉(zhuǎn)樞電流（或轉(zhuǎn)矩）隨時間變矩）隨時間變化的曲線也相化的曲線也相似似。優(yōu)點：優(yōu)點：1 1）電源電壓能夠平滑調(diào)節(jié)，可實現(xiàn)無級調(diào)速。）電源電壓能夠平滑調(diào)節(jié)，可實現(xiàn)無級調(diào)速。 2 2）調(diào)速前后的機械特性的斜率不變

29、，硬度較高，負載變化時）調(diào)速前后的機械特性的斜率不變，硬度較高，負載變化時穩(wěn)定性好。穩(wěn)定性好。3 3）無論輕載還是負載，調(diào)速范圍相同，一般可達）無論輕載還是負載，調(diào)速范圍相同，一般可達 D=2.5D=2.51212。 4 4）電能損耗較小。）電能損耗較小。缺點缺點： 需要一套電壓可連續(xù)調(diào)節(jié)的直流電源。需要一套電壓可連續(xù)調(diào)節(jié)的直流電源。三、減弱磁通調(diào)速三、減弱磁通調(diào)速調(diào)節(jié)磁場前調(diào)節(jié)磁場前工作點工作點弱磁瞬間工作弱磁瞬間工作點點AAAA弱磁穩(wěn)定后的弱磁穩(wěn)定后的工作點工作點Nn0nANnemTLT01n11nBA減弱磁通后，減弱磁通后，理想空載轉(zhuǎn)速理想空載轉(zhuǎn)速上升上升, 曲線的曲線的斜率值增大。斜率

30、值增大。 弱磁調(diào)速前、后的電樞電流和轉(zhuǎn)速的變化情況弱磁調(diào)速前、后的電樞電流和轉(zhuǎn)速的變化情況減弱磁通調(diào)速減弱磁通調(diào)速前、后轉(zhuǎn)速變前、后轉(zhuǎn)速變化曲線化曲線減弱磁通前、減弱磁通前、后的電樞電流后的電樞電流變化曲線變化曲線結(jié)論結(jié)論：磁場越弱，：磁場越弱，轉(zhuǎn)速越高。因此電轉(zhuǎn)速越高。因此電機運行時勵磁回路機運行時勵磁回路不能開路。不能開路。aNInNn1n1aIaiait0tn優(yōu)點：優(yōu)點：由于在電流較小的勵磁回路中進行調(diào)節(jié)，因而控制方便，由于在電流較小的勵磁回路中進行調(diào)節(jié)，因而控制方便，能量損耗小，設(shè)備簡單，調(diào)速平滑性好。能量損耗小，設(shè)備簡單，調(diào)速平滑性好。弱磁升速弱磁升速后電樞電流后電樞電流增大，電動機

31、的輸入功率增大，但由于轉(zhuǎn)速升高，輸出功率也增大，電動機的輸入功率增大，但由于轉(zhuǎn)速升高，輸出功率也增大，電動機的效率基本不變，因此經(jīng)濟性是比較好。增大，電動機的效率基本不變，因此經(jīng)濟性是比較好。2 2）轉(zhuǎn)速的升高受到電動機換向能力和機械強度的限制，升速范）轉(zhuǎn)速的升高受到電動機換向能力和機械強度的限制，升速范圍不可能很大，一般圍不可能很大，一般 D2D2； 為了擴大調(diào)速范圍，為了擴大調(diào)速范圍，通常把降壓和弱磁兩種調(diào)速方法通常把降壓和弱磁兩種調(diào)速方法結(jié)合起結(jié)合起來，來，在額定轉(zhuǎn)速以上，采用弱磁調(diào)速，在額定轉(zhuǎn)速以下采用降壓在額定轉(zhuǎn)速以上，采用弱磁調(diào)速，在額定轉(zhuǎn)速以下采用降壓 調(diào)速。調(diào)速。缺點：缺點：1

32、 1）機械特性的斜率變大，特性變軟；）機械特性的斜率變大，特性變軟；調(diào)速方式與負載類型的配合調(diào)速方式與負載類型的配合容許輸出容許輸出：指電動機在某一轉(zhuǎn)速下長期可靠工作時所能輸出的：指電動機在某一轉(zhuǎn)速下長期可靠工作時所能輸出的最大轉(zhuǎn)矩和功率。最大轉(zhuǎn)矩和功率。充分利用充分利用：指在一定的轉(zhuǎn)速下電動機的實際輸出轉(zhuǎn)矩和功率達：指在一定的轉(zhuǎn)速下電動機的實際輸出轉(zhuǎn)矩和功率達到它的容許值，即電樞到它的容許值，即電樞 電流達到額定值。電流達到額定值。 當電動機調(diào)速時，在不同的轉(zhuǎn)速下，電樞電流能否總保持當電動機調(diào)速時，在不同的轉(zhuǎn)速下，電樞電流能否總保持為額定值，即電動機能否在不同轉(zhuǎn)速下都得到充分利用，這個為額定

33、值，即電動機能否在不同轉(zhuǎn)速下都得到充分利用，這個問題與問題與調(diào)速方式調(diào)速方式和和負載類型負載類型的配合有關(guān)的配合有關(guān)。 以電機在不同轉(zhuǎn)速都能得到充分利用為條件，他勵直流電以電機在不同轉(zhuǎn)速都能得到充分利用為條件，他勵直流電動機的調(diào)速可分為動機的調(diào)速可分為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速和和恒功率調(diào)速恒功率調(diào)速。nCTnPCICTTNNTem19550 電動機的容許輸出功率與轉(zhuǎn)速成正比，而容許輸出轉(zhuǎn)矩為電動機的容許輸出功率與轉(zhuǎn)速成正比，而容許輸出轉(zhuǎn)矩為恒值恒值-恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。 電樞串電阻調(diào)速電樞串電阻調(diào)速和和降壓調(diào)速降壓調(diào)速時，磁通時，磁通 保持不變，若保持不變，若在不同轉(zhuǎn)速下保持電流在不同轉(zhuǎn)速下保持

34、電流 不變，即電機得到充分利用，容不變，即電機得到充分利用，容許輸出轉(zhuǎn)矩和功率分別為：許輸出轉(zhuǎn)矩和功率分別為： N NaII 減弱磁通調(diào)速減弱磁通調(diào)速時，磁通時，磁通 是變化的，在不同轉(zhuǎn)速下若保持是變化的，在不同轉(zhuǎn)速下若保持電流電流 不變，即電機得到充分利用，容許輸出轉(zhuǎn)矩和功不變，即電機得到充分利用，容許輸出轉(zhuǎn)矩和功率別為：率別為： NaII955095509550222eaNNTNTemCnnCTnPnCnCRIUCICTT 電動機的容許輸出轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成反比，而容許輸出功率為恒電動機的容許輸出轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成反比，而容許輸出功率為恒值值-恒功率調(diào)速恒功率調(diào)速。2.4.1 2.4.1 評價調(diào)速的指

35、標評價調(diào)速的指標一、調(diào)速范圍一、調(diào)速范圍:minmaxnnD 二、靜差率（相對穩(wěn)定性）二、靜差率（相對穩(wěn)定性）%越小，相對穩(wěn)定性越好；越小，相對穩(wěn)定性越好；%與機械特性硬度和與機械特性硬度和n n0 0有關(guān)有關(guān)。%nn%nnn%NN100100000指負載變化時，轉(zhuǎn)速變化的程度，轉(zhuǎn)速變化小，穩(wěn)定性好。指負載變化時，轉(zhuǎn)速變化的程度，轉(zhuǎn)速變化小，穩(wěn)定性好。)(1nnnnnnnnnnDNmaxNNmaxNminmaxminmax0 D D與與%相互制約相互制約: :越小越小,D,D越小越小, ,相對穩(wěn)定性越好相對穩(wěn)定性越好; ;在保證一定在保證一定的的指標的前提下指標的前提下, ,要擴大要擴大D,D

36、,須減少須減少n,n,即提高機械特性的硬度。即提高機械特性的硬度。三、調(diào)速的平滑性三、調(diào)速的平滑性1iinn 越接近越接近1 1，平滑性越好，當，平滑性越好，當 時，稱為無級調(diào)速，即轉(zhuǎn)時，稱為無級調(diào)速，即轉(zhuǎn)速可以連續(xù)調(diào)節(jié)。調(diào)速不連續(xù)時，級數(shù)有限，稱為有級調(diào)速。速可以連續(xù)調(diào)節(jié)。調(diào)速不連續(xù)時，級數(shù)有限，稱為有級調(diào)速。1四、調(diào)速的經(jīng)濟性 在一定的調(diào)速范圍內(nèi)，調(diào)速的級數(shù)越多，調(diào)速越平滑。相在一定的調(diào)速范圍內(nèi)，調(diào)速的級數(shù)越多，調(diào)速越平滑。相鄰兩級轉(zhuǎn)速之比，為平滑系數(shù)鄰兩級轉(zhuǎn)速之比，為平滑系數(shù)主要指調(diào)速設(shè)備的投資、運行效率及維修費用等主要指調(diào)速設(shè)備的投資、運行效率及維修費用等。 . 調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍和靜

37、差率這兩個指標( )。 A、互不相關(guān) B、相互制約 C、相互補充 D、相互平等 答案： B2.5 他勵直流電動機的反轉(zhuǎn)電樞線反接勵磁繞組線反接2.6 直流電機常見故障 一、電刷火花故障 更換全套同型號、規(guī)格、尺寸的新電刷 二、發(fā)熱故障 繞組過熱、電刷與換向器間過熱等 三、機械故障 振動故障、電樞與定子間的磨擦故障等 四、電樞繞組故障 接地（機殼帶電）、短路、斷路、接錯等直流電機的耐壓試驗 目的是考核導電部分的對地絕緣強度,以確保電機正常地安全運行. 直流電機耐壓試驗一般在工頻耐壓試驗機上進行. 作直流電機 耐壓試驗時,加在被試部件上的電壓由零上升至額定試驗電壓值后,應(yīng)維持1分鐘.三相異步電動機

38、的基本工作原理和結(jié)構(gòu)三相異步電動機的基本工作原理和結(jié)構(gòu) 第三章第三章 三相異步電動機三相異步電動機3.1三相異步電動機的基本工作原理與結(jié)構(gòu)3.1.13.1.1三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)一、定子部分1.1.定子鐵心：由導磁性能很好的硅鋼片疊成定子鐵心：由導磁性能很好的硅鋼片疊成導磁部分。導磁部分。2 2、定子繞組：放在定子鐵心內(nèi)圓槽內(nèi)、定子繞組：放在定子鐵心內(nèi)圓槽內(nèi)導電部分。導電部分。3 3、機座：固定定子鐵心及端蓋，具有較強的機械強度和剛度。、機座：固定定子鐵心及端蓋，具有較強的機械強度和剛度。二、轉(zhuǎn)子部分1 1、轉(zhuǎn)子鐵心：由硅鋼片疊成，也是磁路的一部分。、轉(zhuǎn)子鐵心：由硅

39、鋼片疊成，也是磁路的一部分。2 2、轉(zhuǎn)子繞組：、轉(zhuǎn)子繞組： 1 1）鼠籠式轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子鐵心的每個槽內(nèi)插入一）鼠籠式轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子鐵心的每個槽內(nèi)插入一根裸導條，形成一個多相對稱短路繞組。根裸導條，形成一個多相對稱短路繞組。2 2）繞線式轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)）繞線式轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子繞組為三相對稱繞組，嵌放在轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)。子繞組為三相對稱繞組，嵌放在轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)。 異步電動機的氣隙是均勻的。大小為機械條件所能允許達異步電動機的氣隙是均勻的。大小為機械條件所能允許達到的最小值。到的最小值。三、氣隙按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分：繞線型異步電動機繞線型異步電動機鼠籠型異步電動機鼠籠型異步電動機繼續(xù)繼續(xù)下面是它主要部件的拆分圖。下面是

40、它主要部件的拆分圖。 右圖是一臺三相鼠籠型異步電右圖是一臺三相鼠籠型異步電動機的外形圖。動機的外形圖。鼠籠型轉(zhuǎn)子鼠籠型轉(zhuǎn)子鐵心和繞組鐵心和繞組結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)示意圖三相繞線型三相繞線型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)圖轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)圖返回4.1.2 4.1.2 三相異步電動機的基本工作原理三相異步電動機的基本工作原理U2U1W2V1W1V21nn一、轉(zhuǎn)動原理1 1、電生磁、電生磁：三相對稱繞組通三相對稱繞組通往三相對稱電流產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)往三相對稱電流產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場。磁場。2 2、磁生電、磁生電：旋轉(zhuǎn)磁場切割旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子導體感應(yīng)電動勢和電流。轉(zhuǎn)子導體感應(yīng)電動勢和電流。3 3、電磁力、電磁力：轉(zhuǎn)子載流（有功轉(zhuǎn)子載流（有功分量

41、電流）體在磁場作用下受分量電流）體在磁場作用下受電磁力作用，形成電磁轉(zhuǎn)矩，電磁力作用，形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動電動機旋轉(zhuǎn)，將電能轉(zhuǎn)化驅(qū)動電動機旋轉(zhuǎn)，將電能轉(zhuǎn)化為機械能。為機械能。 為了分析旋轉(zhuǎn)磁動勢的旋轉(zhuǎn)方向，設(shè)三相對稱電流按余弦規(guī)為了分析旋轉(zhuǎn)磁動勢的旋轉(zhuǎn)方向，設(shè)三相對稱電流按余弦規(guī)律變化，律變化，U U 相電流最大時為計時點，電流取首進尾出為正，電相電流最大時為計時點，電流取首進尾出為正，電流波形和各時刻旋轉(zhuǎn)磁動勢的位置如圖所示：流波形和各時刻旋轉(zhuǎn)磁動勢的位置如圖所示：U2U1W2V1W1V21n用圖解法分析用圖解法分析不同時刻三相合成磁動勢不同時刻三相合成磁動勢 合成磁動勢的轉(zhuǎn)向是從載有超前電流

42、的相轉(zhuǎn)到載有滯后電合成磁動勢的轉(zhuǎn)向是從載有超前電流的相轉(zhuǎn)到載有滯后電流的相。流的相。 產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁動勢的條件：產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁動勢的條件：一是三相或多相對稱繞組；二一是三相或多相對稱繞組；二是三相或多相對稱電流。兩個條件有一個不滿足，即產(chǎn)生橢圓形是三相或多相對稱電流。兩個條件有一個不滿足，即產(chǎn)生橢圓形旋轉(zhuǎn)磁動勢。旋轉(zhuǎn)磁動勢。 三相對稱繞組通入三相對稱電流，產(chǎn)生的基波合成磁動勢是一個幅值恒定不變的圓形旋轉(zhuǎn)磁動勢，它有以下主要性質(zhì)(1)(1)幅值是單相脈動磁動勢最大幅值的幅值是單相脈動磁動勢最大幅值的3/23/2倍。倍。(2)(2)轉(zhuǎn)向由電流相序決定轉(zhuǎn)向由電流相序決定, ,從載有超前電流相轉(zhuǎn)到載有

43、滯后電從載有超前電流相轉(zhuǎn)到載有滯后電流相流相. .(3)(3)轉(zhuǎn)速決定于電流的頻率和電機的磁極對數(shù)轉(zhuǎn)速決定于電流的頻率和電機的磁極對數(shù)pfn601(4)(4)當某相電流達最大值時當某相電流達最大值時, ,旋轉(zhuǎn)磁動勢的波幅位置剛好轉(zhuǎn)到該旋轉(zhuǎn)磁動勢的波幅位置剛好轉(zhuǎn)到該相繞組的軸線位置上相繞組的軸線位置上 33. 三相異步電動機是利用( )的原理工作的。 A、導體切割磁力線 B、電流的線圈產(chǎn)生的磁場 C、載流導體受力在磁場中運動 D、電磁感應(yīng)和載流導體在磁場中受力 答案： D 二、轉(zhuǎn)差率11nnsn 轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率是異步電機的一個基本物理量，它反映電機的各種是異步電機的一個基本物理量，它反映電機的各種

44、運行情況。運行情況。轉(zhuǎn)子未轉(zhuǎn)動時轉(zhuǎn)子未轉(zhuǎn)動時，;s,n10 電機理想空載時電機理想空載時，.s,nn01 作為電動機，轉(zhuǎn)速在作為電動機，轉(zhuǎn)速在10n范圍內(nèi)變化，轉(zhuǎn)差率在范圍內(nèi)變化，轉(zhuǎn)差率在0 0 1 1范圍內(nèi)變。范圍內(nèi)變。 負載越大，轉(zhuǎn)速越低，轉(zhuǎn)差率越大；反之，轉(zhuǎn)差率越小。負載越大，轉(zhuǎn)速越低，轉(zhuǎn)差率越大；反之，轉(zhuǎn)差率越小。轉(zhuǎn)差率的大小能夠反映電機的轉(zhuǎn)速大小或負載大小。電機的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)差率的大小能夠反映電機的轉(zhuǎn)速大小或負載大小。電機的轉(zhuǎn)速為：速為：11n = (- s)n 額定運行時，轉(zhuǎn)差率一般在額定運行時，轉(zhuǎn)差率一般在0.010.060.010.06之間，即電機轉(zhuǎn)速接之間，即電機轉(zhuǎn)速接近同步速。近同

45、步速。 同步轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速之差與同步轉(zhuǎn)速的比值稱為轉(zhuǎn)差率，用同步轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速之差與同步轉(zhuǎn)速的比值稱為轉(zhuǎn)差率，用s s表示，表示，即：即：三、異步電機的三種運行狀態(tài)根據(jù)轉(zhuǎn)差率的大小和正負根據(jù)轉(zhuǎn)差率的大小和正負, ,異步電機有三種運行狀態(tài)異步電機有三種運行狀態(tài)機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡姍C械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔苣茈娔芎蜋C械能變電能和機械能變成內(nèi)能成內(nèi)能電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能械能能量關(guān)系制動制動制動制動驅(qū)動驅(qū)動電磁轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)速外力使電機快速外力使電機快速旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)外力使電機沿磁外力使電機沿磁場反方向旋轉(zhuǎn)場反方向旋轉(zhuǎn)定子繞組接對定子繞組接對稱電源稱電源實現(xiàn)發(fā)電機發(fā)電機電磁制動電磁制動電動機電動機狀態(tài)狀態(tài)10 n n

46、0n n10 s1s0s4.1.3 4.1.3 型號和額定值型號和額定值一、型號例例: :額定值關(guān)系有：額定值關(guān)系有：3NNNNNPU I cos)VkV(UN或或額額定定電電壓壓額定運行狀態(tài)時加在額定運行狀態(tài)時加在定子繞組上的線電壓定子繞組上的線電壓. .)kW(PN額額定定功功率率額定條件下轉(zhuǎn)軸上額定條件下轉(zhuǎn)軸上輸出的機械功率。輸出的機械功率。)A(IN額額定定電電流流在額定運行狀態(tài)下流在額定運行狀態(tài)下流入定子繞組的線電流入定子繞組的線電流.min)/r(nN額額定定轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速額定運行時電額定運行時電動機的轉(zhuǎn)速動機的轉(zhuǎn)速.NNf額額定定效效率率額額定定頻頻率率額額定定功功率率因因數(shù)數(shù)Ncos

47、二、額定值二、額定值 三相異步電動機的定子部分在結(jié)構(gòu)上和同步電動機三相異步電動機的定子部分在結(jié)構(gòu)上和同步電動機的定子部分完全相同。的定子部分完全相同。 對中、小容量的低壓異步電動機，通常定子三相繞對中、小容量的低壓異步電動機，通常定子三相繞組的六個出線頭都引出，這樣可根據(jù)需要靈活組的六個出線頭都引出，這樣可根據(jù)需要靈活地接成地接成“Y”Y”形或形或“D”D”形。形。U1 V1 W1U1 V1 W1W2 U 2 V2W2 U2 V2D聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)Y聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)三、接線三、接線三相異步電動機的三相異步電動機的拖動拖動 第五章第五章 三相異步電動機三相異步電動機5.1 三相異步電動機的機械特性三相異步電動機

48、的機械特性5.2 三相異步電動機的起動三相異步電動機的起動5.3 三相異步電動機的制動三相異步電動機的制動5.4三相異步電動機的調(diào)速三相異步電動機的調(diào)速思考題與習題本節(jié)首先討論三相異步電動機的機械特性，然后以機械本節(jié)首先討論三相異步電動機的機械特性，然后以機械特性為理論基礎(chǔ)，分析研究三相異步電動機的特性為理論基礎(chǔ)，分析研究三相異步電動機的起動、制動和起動、制動和調(diào)速調(diào)速等問題。等問題。三相異步電動機的拖動5.1三相異步電動機的機械特性一、物理表達式5.1.1 三相異步電動機機械特性的三種表達式二、參數(shù)表達式 三相異步電動機的機械特性是指電動機的轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩三相異步電動機的機械特性是指電動機的

49、轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系，由于電機的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)差率之間存在一定的關(guān)系，之間的關(guān)系，由于電機的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)差率之間存在一定的關(guān)系，所以異步電動機的所以異步電動機的機械特性通常用機械特性通常用 表示。表示。)s( fTem 022emTTCI cos 表明：三相異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩是由主磁通表明：三相異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩是由主磁通 與轉(zhuǎn)子電流的與轉(zhuǎn)子電流的有功分量有功分量 相互作用產(chǎn)生的。相互作用產(chǎn)生的。022cosI221122211122emRm pUsTRf(R)( XX )s 說明：電磁轉(zhuǎn)矩與電源參數(shù)（說明：電磁轉(zhuǎn)矩與電源參數(shù)（1 1、f f1 1）、結(jié)構(gòu)參數(shù)（）、結(jié)構(gòu)參數(shù)（R R、X X、m

50、m、p p）和運行參數(shù)（）和運行參數(shù)（s s）有關(guān)。）有關(guān)。 三相異步電動機的三相異步電動機的機械特性機械特性 曲線曲線)(emTfn在特性曲線上有兩個最大轉(zhuǎn)矩，最大轉(zhuǎn)矩對應(yīng)的轉(zhuǎn)差率稱為臨界在特性曲線上有兩個最大轉(zhuǎn)矩，最大轉(zhuǎn)矩對應(yīng)的轉(zhuǎn)差率稱為臨界轉(zhuǎn)差率，可令轉(zhuǎn)差率，可令 求得求得: : 0 dsdTem222212112mRRsXXR( XX ) 221111221121111244mm pUm pUTf ( XX )fRR( XX ) 在特性曲線上還有一個在特性曲線上還有一個起動轉(zhuǎn)矩起動轉(zhuǎn)矩，即，即 時的轉(zhuǎn)矩時的轉(zhuǎn)矩: : ) 1( 0sn211222112122stm pU RTf( RR

51、 )( XX ) 結(jié)論：當其它參數(shù)一定時結(jié)論：當其它參數(shù)一定時1 1、起動轉(zhuǎn)矩與電源電壓平方成正比；、起動轉(zhuǎn)矩與電源電壓平方成正比；2 2、頻率越高，起動轉(zhuǎn)矩越小；漏抗越大，起動轉(zhuǎn)矩越?。?、頻率越高，起動轉(zhuǎn)矩越?。宦┛乖酱?，起動轉(zhuǎn)矩越?。? 3、繞線式電動機，轉(zhuǎn)子回路電阻越大，起動轉(zhuǎn)矩先增后減。、繞線式電動機，轉(zhuǎn)子回路電阻越大，起動轉(zhuǎn)矩先增后減。ststNTKT 4 4、起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)、起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)三、實用表達式2memmmTTssss 工程上常根據(jù)電機的額定功率、額定轉(zhuǎn)速、過載能力來工程上常根據(jù)電機的額定功率、額定轉(zhuǎn)速、過載能力來求出實用表達式。方法是：求出實用表達式。方法是：9550NNNP

52、Tn mTNTT 11NNnnsn 21mNTTss () 將將T Tm m和和s sm m代入即可得到機械特性方程式代入即可得到機械特性方程式。利用電磁轉(zhuǎn)矩除以最大電磁轉(zhuǎn)矩可得電磁轉(zhuǎn)矩的實用表達式利用電磁轉(zhuǎn)矩除以最大電磁轉(zhuǎn)矩可得電磁轉(zhuǎn)矩的實用表達式：5.1.25.1.2 三相異步電動機的固有機械特性和人為機械特性三相異步電動機的固有機械特性和人為機械特性一、固有機械特性固有機械特性固有機械特性是指電動機在額定電壓和額定頻率下，按規(guī)定的接是指電動機在額定電壓和額定頻率下，按規(guī)定的接線，定、轉(zhuǎn)子電路不外接阻抗時的機械特性。線，定、轉(zhuǎn)子電路不外接阻抗時的機械特性。sn0nNsNnmsm10TNTs

53、tTmTem幾個特殊點：幾個特殊點：A AB BC CD1.起動點A:01emstn,s,TT 2.最大轉(zhuǎn)矩點B:mmemmnn ,ss ,TT 3.額定運行點CNmemNnn ,ss ,TT 4.同步運行點D100emnn ,s,T 二、人為機械特性人為機械特性人為機械特性是指人為改變電源參數(shù)或電動機參數(shù)而得到的機是指人為改變電源參數(shù)或電動機參數(shù)而得到的機械特性。械特性。1. 1. 降壓時的人為機械特性降壓時的人為機械特性snsm10TLUN0TstTmTemn10.8UN0.64Tst0.64Tm 下降后下降后, 和和 均下降均下降, 但但 不變不變, 和和 減少。減少。1UmTstTms

54、stkT 如果電機在定額負載下運如果電機在定額負載下運行行, 下降后下降后, 下降下降, 增大增大, 轉(zhuǎn)子電流因轉(zhuǎn)子電流因 增大而增增大而增大大,導致電機過載。長期欠壓導致電機過載。長期欠壓過載運行將使電機過熱，減過載運行將使電機過熱，減少使用壽命。少使用壽命。1Uns22sEsE 2. 2. 轉(zhuǎn)子回路串對稱電阻時的人為機械特性轉(zhuǎn)子回路串對稱電阻時的人為機械特性串電阻后串電阻后, , 、 不變，不變， 增大。增大。nmTms在一定范圍內(nèi)增加電阻，可以在一定范圍內(nèi)增加電阻，可以增加增加 。當。當 時時 ，若，若再增加電阻，再增加電阻， 減小。減小。stT1ms stmTT stT 串電阻后，機械

55、特性線性段斜率變大，特性變軟。串電阻后，機械特性線性段斜率變大，特性變軟。 除了上述特性外，還有除了上述特性外，還有改變電源頻率、極對數(shù)等人改變電源頻率、極對數(shù)等人為機械特性。為機械特性。1 0TstTmTems n0n1smR2TstsmR2+Rs5.2三相異步電動機的起動 起動指電動機接通電源后由靜止狀態(tài)加速到穩(wěn)定運行狀態(tài)的起動指電動機接通電源后由靜止狀態(tài)加速到穩(wěn)定運行狀態(tài)的過程過程. .對電動機的起動性能要求二：起動電流小對電動機的起動性能要求二：起動電流小, ,起動轉(zhuǎn)矩不大。起動轉(zhuǎn)矩不大。1. 1.起動電流大的原因起動電流大的原因 起動時起動時, , ,轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢大轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢大

56、, ,使轉(zhuǎn)子電流大使轉(zhuǎn)子電流大, ,根據(jù)磁根據(jù)磁動勢平衡關(guān)系動勢平衡關(guān)系, ,定子電流必然增大定子電流必然增大. .1, 0sn2. 2.起動轉(zhuǎn)矩不大的原因起動轉(zhuǎn)矩不大的原因從下述公式分析從下述公式分析022stemTTTCI cos 起動時起動時, , ,遠大于運行時的遠大于運行時的 , ,轉(zhuǎn)子漏抗轉(zhuǎn)子漏抗 很大很大, , 很低很低, ,盡管盡管 很大很大, ,但但 并不大并不大. .1ss22sXXs2cos2I22cosI 由于起動電流大由于起動電流大, ,定子漏阻抗壓降大定子漏阻抗壓降大, ,使定子感應(yīng)電動勢減小使定子感應(yīng)電動勢減小, ,對應(yīng)的氣隙磁通減小對應(yīng)的氣隙磁通減小. .由上述

57、兩個原因使得起動轉(zhuǎn)矩不大由上述兩個原因使得起動轉(zhuǎn)矩不大. .5.2.15.2.1 三相籠型異步電動機的起動三相籠型異步電動機的起動一、直接起動可以直接起動的條件：起動電流倍數(shù)可以直接起動的條件：起動電流倍數(shù) )kW()kVAkI電電動動機機容容量量電電源源容容量量（341二、降壓起動13stYstTT 適用于正常運行時定子繞組為三角形接線適用于正常運行時定子繞組為三角形接線的電動機。的電動機。起動時起動時 Y Y接；運行時接；運行時接。接。起動電流關(guān)系:Y- Y- 降壓起動多用于空載或輕載起動降壓起動多用于空載或輕載起動1.Y-1.Y- 降壓起動降壓起動13stYstII 起動轉(zhuǎn)矩關(guān)系:2.2

58、.自耦變壓器降壓起動自耦變壓器降壓起動NstSUIZ 直接起動時的起動電流：直接起動時的起動電流：11NstSsUUIZkZ 降壓后二次側(cè)起動電流：降壓后二次側(cè)起動電流：1211NststsUIIkk Z 變壓器一次側(cè)電流：變壓器一次側(cè)電流：21ststIIk 電網(wǎng)提供的起動電流減小倍數(shù)：電網(wǎng)提供的起動電流減小倍數(shù)：21ststTTk 起動轉(zhuǎn)矩減小的倍數(shù)：起動轉(zhuǎn)矩減小的倍數(shù)：自耦變壓器一般有三個分接頭可供選用。自耦變壓器一般有三個分接頭可供選用。5.2.2 三相繞線型異步電動機的起動一、轉(zhuǎn)子回路串電阻起動 在轉(zhuǎn)子回路中串聯(lián)適當?shù)碾娮柙谵D(zhuǎn)子回路中串聯(lián)適當?shù)碾娮? ,既能既能限制起動電流，又能增大

59、起動轉(zhuǎn)矩。限制起動電流，又能增大起動轉(zhuǎn)矩。 為了有較大的起動轉(zhuǎn)矩、使起動為了有較大的起動轉(zhuǎn)矩、使起動過程平滑，應(yīng)在轉(zhuǎn)子回路中串入多級過程平滑，應(yīng)在轉(zhuǎn)子回路中串入多級對稱電阻，并隨著轉(zhuǎn)速的升高，逐漸對稱電阻，并隨著轉(zhuǎn)速的升高，逐漸切除起動電阻。切除起動電阻。 電動機由電動機由a a點點開始起動，經(jīng)開始起動，經(jīng)bcdebcdef ghf gh，完，完成起動過程。成起動過程。起動過程起動過程二、轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動頻敏變阻器是一鐵損很大的三相電抗器。頻敏變阻器是一鐵損很大的三相電抗器。 起動時，起動時，S2S2斷開，轉(zhuǎn)子串入頻敏斷開，轉(zhuǎn)子串入頻敏變阻器變阻器,S1,S1閉合，電機通電開始起動。閉合，

60、電機通電開始起動。起動時起動時, , ,頻敏變阻器鐵損大頻敏變阻器鐵損大, ,反反映鐵損耗的等效電阻映鐵損耗的等效電阻 大大, ,相當于轉(zhuǎn)相當于轉(zhuǎn)子回路串入一個較大電阻。隨著子回路串入一個較大電阻。隨著 上升上升, , 減小減小, ,鐵損減少鐵損減少, ,等效電阻等效電阻 減小減小, ,相當于逐漸切除相當于逐漸切除 , ,起動結(jié)起動結(jié)束束,S2,S2閉合，切除頻敏變阻器，轉(zhuǎn)子閉合，切除頻敏變阻器，轉(zhuǎn)子電路直接短路。電路直接短路。 21ff n2fmRmR5.3三相異步電動機的制動5.3.1 能耗制動實現(xiàn)實現(xiàn)：制動時，：制動時，S1S1斷開斷開, ,電機脫離電網(wǎng)，電機脫離電網(wǎng)，同時同時S2S2閉